(57)【要約】      （修正有）【課題】ピストンの上死点位置における圧縮室の残留作動流体の重量を低減し、吸入行程時の残留作動流体の再膨張を減らし、体積効率を上げることで効率を向上することができる、密閉型圧縮機を提供することを目的とする。【解決手段】電動要素と圧縮要素が収容されている密閉容器を備え、圧縮要素は、圧縮室形成するシリンダブロックと、ピストン１２２と、圧縮室内外を連通する吐出孔が形成されているバルブプレートと、を備え、ピストン１２２におけるバルブプレートと対向する先端面１６２には、先端面１６２の外周縁部から先端面１６２における吐出孔との対向位置に向かって延びる所定幅の第１の溝１６８が設けられ、第１の溝１６８の先端部は、先端面１６２における吐出孔との対向位置に位置し、かつ、傾斜するように形成されている。【選択図】図３
2013068214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動要素と、
前記電動要素によって駆動される圧縮要素と、
前記電動要素と前記圧縮要素が収容されている密閉容器と、を備え、
前記圧縮要素は、圧縮室を形成するシリンダブロックと、前記圧縮室内を往復運動するピストンと、前記圧縮室の開口端を閉塞するように配置され、かつ、前記圧縮室内外を連通する吐出孔が形成されているバルブプレートと、を備え、
前記ピストンにおける前記バルブプレートと対向する先端面には、前記先端面の外周縁部から前記先端面における吐出孔との対向位置に向かって延びる所定幅の第１の溝が設けられ、
前記第１の溝の先端部は、前記先端面における吐出孔との対向位置に位置し、かつ、傾斜するように形成されている、密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記ピストンの先端面は円形状に形成されており、
前記第１の溝の幅が、前記ピストンの直径の１０％以上、かつ、３０％以下である、請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
前記ピストンにおける前記バルブプレートと対向する先端面には、前記先端面の外周縁部から前記先端面における吐出孔との対向位置に向かって延びる所定幅の第２の溝がさらに設けられていて、
前記第２の溝の基端部は、前記第１の溝の基端部から最も離れた位置に位置し、前記第２の溝の先端部は、前記先端面における吐出孔との対向位置に位置し、かつ、傾斜するように形成されている、請求項１又は２に記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
前記ピストンにおける前記バルブプレートと対向する先端面には、突起が設けられていて、
前記突起は、前記ピストンが上死点に位置するときに前記バルブプレートの吐出孔へ挿入するように形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項５】
前記第１の溝と前記第２の溝が互いに連通するように形成され、
前記第１の溝及び前記第２の溝の少なくとも一方の溝の底面には、突起が設けられ、
前記突起は、前記ピストンが上死点に位置するときに前記バルブプレートの吐出孔へ挿入するように形成されている、請求項３に記載の密閉型圧縮機。
【請求項６】
前記突起は、作動流体の通流方向に対向する面が平面になるように形成されている、請求項４又は５に記載の密閉型圧縮機。
【請求項７】
前記突起は、該突起を構成する１対の側壁が、前記第１の溝の延伸方向に対して、平行となるように形成されている、請求項５に記載の密閉型圧縮機。
【請求項８】
前記突起は、該突起における前記ピストンの先端面から突出する平面と前記ピストンの先端面とのなす角度θが、９０°以上、かつ、１１０°以下となるように形成されている、請求項４〜７のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項９】
前記突起は、その軸心が、前記吐出孔の軸心と一致するように形成されている、請求項４〜８のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項１０】
前記第１の溝は、前記ピストンの先端面における前記吐出孔との対向位置を通る直径に沿って形成され、前記ピストンの先端面の外周縁部のうち、前記ピストンの先端面における前記吐出孔との対向位置から遠い方の前記外周縁部に基端部が位置する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項１１】
前記第１の溝は、その先端部を構成する傾斜面と前記ピストンの先端面とのなす角度θが、９０°以上、かつ、１１０°以下となるように形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項１２】
前記突起は、前記第１の溝の先端部を構成する傾斜面に沿って、前記ピストンの先端面から突出するように形成されている、請求項１１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項１３】
前記第１の溝は、その幅が、２ｍｍ以上、かつ、６ｍｍ以下であり、前記先端部以外の部分の深さが、２０μｍ以上、かつ、６０μｍ以下である、請求項１１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項１４】
前記第１の溝は、その基端部から前記先端部に向かうにつれて浅くなるように、底面が傾斜するように形成されている、請求項１又は４に記載の密閉型圧縮機。
【請求項１５】
前記第１の溝は、前記基端部の深さが、１０μｍ以上、かつ、５００μｍ以下である、請求項１４に記載の密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫等の冷凍サイクル装置、又は空気圧縮機等に使用される密閉型圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護のため、省エネルギー化への要求はますます強まってきており、冷蔵庫やその他の冷凍サイクル装置に用いられる圧縮機や、工業分野等に使用される空気圧縮機などにおいても、高効率化が強く要望されている。
【０００３】
従来、この種の密閉型圧縮機としては、シリンダ内を往復運動するピストンの上面に凹部を形成し、圧縮機の効率を改善したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図２２は、上記特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機の縦断面図、図２３は、従来の密閉型圧縮機のピストンの先端面側からの平面図、図２４は、従来の密閉型圧縮機のピストン上部とバルブプレート部の要部拡大断面図である。
【０００５】
図２２、図２３、及び図２４に示すように、圧縮機は、密閉容器１内において、底部にオイル２を貯留するとともに作動流体４が充填され、さらに圧縮機本体６が収納されている。圧縮機本体６は、サスペンションスプリング８によって、密閉容器１内に弾性的に支持されている。
【０００６】
圧縮機本体６は、電動要素１０と、この電動要素１０により回転駆動される圧縮要素１２とから構成されている。圧縮要素１２は、電動要素１０の下方に配設され、電動要素１０は、ステータ１４およびロータ１６を有している。
【０００７】
圧縮要素１２は、主軸２０と偏芯軸１８とを備えたクランクシャフト２２と、圧縮室２４を形成するシリンダ２６と、主軸２０を支持する軸受部２８を一体に形成したシリンダブロック３０と、シリンダ２６内を摺動可能なピストン３２と、シリンダ２６の端面を封止するバルブプレート３４と、バルブプレート３４に備えられ圧縮室２４の内外を連通する吸入孔（図示せず）及び吐出孔３６をそれぞれ開閉する吸入バルブ３８と、吐出バルブ４０と、偏芯軸１８とピストン３２を連結する連結手段４２と、を備えている。
【０００８】
また、バルブプレート３４の反圧縮室２４側には、バルブプレート３４を覆うシリンダヘッド４４が配置され、バルブプレート３４とシリンダヘッド４４によりヘッド空間４６が形成されている。
【０００９】
クランクシャフト２２の主軸２０は、シリンダブロック３０の軸受部２８に回転自在に軸支されるとともに、ロータ１６が固定されている。
【００１０】
また、図２３及び図２４に示すように、ピストン３２の上面（先端面）４８には凹部５０が形成され、ピストン３２の移動方向から見て、凹部５０は少なくとも一部が吐出孔３６の一部と重なり、上面４８の凹部５０以外の面５２は平坦で、かつ、バルブプレート３４の内側の面と平行をなしている。
【００１１】
次に、従来の密閉型圧縮機の動作について説明する。
【００１２】
密閉型圧縮機は、ステータ１４に電流を流して磁界を発生させ、主軸２０に固定されたロータ１６を回転させることで、クランクシャフト２２が回転し、偏芯軸１８に取り付けられた連結手段４２を介して、ピストン３２がシリンダ２６内を往復運動し、吸入、圧縮、吐出行程の一連のサイクルを繰り返す。
【００１３】
吸入行程において、ピストン３２がシリンダ２６の容積が増加する方向に動作すると、圧縮室２４内の作動流体４が膨張し、圧縮室２４内の圧力が吸入圧力を下回ると、圧縮室２４内の圧力と冷凍サイクル低圧側（図示せず）の圧力との差により、吸入バルブ３８が開き始め、冷凍サイクルから戻った温度の低い作動流体４が、吸入孔（図示せず）を経て圧縮室２４内に流入する。
【００１４】
そして、圧縮行程において、ピストン３２の動作が、圧縮室２４の容積が最も大きくなる下死点の位置から圧縮室２４内の容積が減少する方向に転じると、圧縮室２４内の圧力は上昇し、圧縮室２４内の圧力と冷凍サイクル低圧側（図示せず）の圧力との差によって、吸入バルブ３８が閉じ、圧縮室２４は閉塞される。
【００１５】
その後、ピストン３２がさらに圧縮室２４の容積を減少させる方向に動作すると、作動流体４は圧縮され、所定の圧力まで昇圧される。
【００１６】
吐出行程において、圧縮室２４内の作動流体４の圧力が上昇し、バルブプレート３４とシリンダヘッド４４により形成されているヘッド空間４６内部の圧力より高くなると、圧力差によって吐出バルブ４０が開き始め、圧縮室２４内部の作動流体４は、吐出孔３６を通過し、ヘッド空間４６に流出する。その後、作動流体４は、ヘッド空間４６から吐出マフラー（図示せず）を経由し、冷凍サイクルの高圧側（図示せず）に放出される。
【００１７】
ピストン３２がバルブプレート３４と最も接近し、圧縮室２４の容積が最小になる上死点に位置するとき、ピストン３２とバルブプレート３４の間には両者の干渉を回避するため、クリアランスが存在し、圧縮室２４には微小な容積が残在する。すなわち、この微小な容積には作動流体４が残留し、吐出されないため、吸入行程では、この残留する作動流体４と新たに吸入孔（図示せず）を経て圧縮室２４へ流入する作動流体４がともに混合され、圧縮されることとなる。
【００１８】
ピストン３２の上面４８には凹部５０が形成されているため、ピストン３２が上死点に位置するとき、バルブプレート３４と凹部５０との間の空間のクリアランスは広がり、ピストン３２の上面４８から空間を横切り、吐出孔３６へ作動流体４が流れる通過断面積を広く確保することができる。
【００１９】
その結果、吐出孔３６へ流れる作動流体４の流れを改善することができ、ピストン３２が上死点に位置するときの、バルブプレート３４とピストン３２の上面４８とのクリアランスの距離を狭くし、この空間の容積を低減することで、圧縮機の体積効率を改善することができる。
【００２０】
また、ピストンの先端面に突起を設け、ピストンが上死点に位置した時、前記突起がバルブプレートの吐出孔に侵入し、圧縮室内に残留する作動流体の量を極力少なくする構成も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特公平８−６６８９号公報
【特許文献２】特開２０１０−９０７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、上記特許文献１に記載される従来の構成では、ピストン３２が圧縮室２４の容積を減少方向に移動する圧縮行程において、ピストン３２の上面４８および凹部５０の近傍では、作動流体４の流れが、凹部５０の中央の方向への流れとなるため、作動流体４の流れが凹部５０の中央部で互いに交差するものとなる。
【００２３】
その結果、作動流体４が圧縮される際の圧縮室２４内部の作動流体４の流れが乱れ、これに伴って吐出孔３６へ流れる作動流体４の流れが阻害されていた。
【００２４】
したがって、上記従来の構成は、ピストン３２が上死点に位置するとき、ピストン３２とバルブプレート３４の間の空間容積に残留する作動流体４の重量が増えてしまい、残留した作動流体４が吸入行程で再膨張し、体積効率が低下するという課題を有していた。
【００２５】
また、上記特許文献２に記載される構成は、圧縮機の効率を向上させる効果が期待できるものの、突起に向かって流れる作動流体の流れに乱れが生じ、改善の余地が残される構成である。
【００２６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、圧縮室内の作動流体の流れを改善し、ピストンの上死点位置における、圧縮室の残留作動流体の重量を低減することで、吸入行程時の残留作動流体の再膨張を減らし、体積効率を上げることで密閉型圧縮機の効率を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記従来の課題を解決するために、本発明の密閉型圧縮機は、ピストンにおける前記バルブプレートと対向する先端面に、前記先端面の外周縁部から前記先端面における吐出孔との対向位置に向かって延びる所定幅の第１の溝を設け、前記第１の溝の先端部は、前記先端面における吐出孔との対向位置に位置し、かつ、傾斜するように形成されている。
【００２８】
この構成により、前記ピストンが下死点から上死点へ移動する圧縮行程時において、ピストンの移動に伴う圧縮室の容積の減少により、圧縮室内部の作動流体は圧縮され、吐出孔から吐出される流れとなる。
【００２９】
この時、圧縮室の内周面近く（ピストン先端面の外周縁部）に位置する作動流体は、前記第１の溝に沿いながら吐出孔との対向位置へと流れ、突起の平面に沿って吐出孔へ向かう流れが生成されることで、圧縮室の内周面近くでの残留を抑制するという作用を有する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の密閉型圧縮機は、ピストンの上死点位置における、圧縮室内の作動流体の残留量を低減することで残留作動流体の再膨張量を減らし、体積効率を向上させ、圧縮機の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図である。
【図２】図２は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の圧縮要素の分解斜視図である。
【図３】図３は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の圧縮要素を構成するピストンの斜視図である。
【図４】図４は、同実施の形態１における密閉型圧縮機のピストンの平面図である。
【図５】図５は、同実施の形態１における密閉型圧縮機のピストンの図３に示すＡ―Ａ線による縦断面図である。
【図６】図６は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の要部拡大断面図である。
【図７】図７は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の動作を説明する模式図である。
【図８】図８は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の第１の溝の幅と深さと成績係数ＣＯＰの関係を示す特性図である。
【図９】図９は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の圧縮行程における作動流体の流れを説明する模式図である。
【図１０】図１０は、同実施の形態１における密閉型圧縮機のピストンに設けた突起（側壁）の突出角度θと成績係数ＣＯＰの関係を示す特性図である。
【図１１（Ａ）】図１１（Ａ）は、実施の形態１における密閉型圧縮機の作動流体挙動を示す流速ベクトル図である。
【図１１（Ｂ）】図１１（Ｂ）は、実施の形態１における密閉型圧縮機のピストンの正面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機の圧縮要素を構成するピストンの斜視図である。
【図１３】図１３は、同実施の形態２における密閉型圧縮機のピストンの平面図である。
【図１４】図１４は、同実施の形態２における密閉型圧縮機のピストンの図１２に示すＡ―Ａ線による縦断面図である。
【図１５】図１５は、同実施の形態２における密閉型圧縮機の外周縁部の深さと成績係数ＣＯＰの関係を示す特性図である。
【図１６】図１６は、密閉型圧縮機におけるピストンの概略構成を示す斜視図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態３における密閉型圧縮機の圧縮要素を構成するピストンの斜視図である。
【図１８】図１８は、同実施の形態３における密閉型圧縮機のピストンの図１７に示すＡ―Ａ線による縦断面図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施の形態４における密閉型圧縮機の圧縮要素を構成するピストンの斜視図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施の形態５における密閉型圧縮機の圧縮要素を構成するピストンの斜視図である。
【図２１】図２１は、同実施の形態５における密閉型圧縮機のピストンの図２０に示すＡ―Ａ線による縦断面図である。
【図２２】図２２は、上記特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機の縦断面図である。
【図２３】図２３は、従来の密閉型圧縮機のピストンの先端面側からの平面図である。
【図２４】図２４は、従来の密閉型圧縮機のピストン上部とバルブプレート部の要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明に係る密閉型圧縮機は、電動要素と、電動要素によって駆動される圧縮要素と、電動要素と圧縮要素が収容されている密閉容器と、を備え、圧縮要素は、圧縮室を形成するシリンダブロックと、圧縮室内を往復運動するピストンと、圧縮室の開口端を閉塞するように配置され、かつ、圧縮室内外を連通する吐出孔が形成されているバルブプレートと、を備え、ピストンにおけるバルブプレートと対向する先端面には、先端面の外周縁部から先端面における吐出孔との対向位置に向かって延びる所定幅の第１の溝が設けられ、第１の溝の先端部は、先端面における吐出孔との対向位置に位置し、かつ、傾斜するように形成されている。
【００３３】
この構成により、ピストンが下死点から上死点へ動作する圧縮行程時において、前記吐出孔から離れた圧縮室の内周面近く（ピストン先端面の外周縁部）に位置する作動流体を、第１の溝によってピストンの先端面における吐出孔との対向位置へ導き、第１の溝の先端部によって吐出孔へと効率的に導くことができる。
【００３４】
また、本発明に係る密閉型圧縮機では、ピストンの先端面は円形状に形成されており、第１の溝の幅が、ピストンの直径の１０％以上、かつ、３０％以下であってもよい。
【００３５】
また、本発明に係る密閉型圧縮機では、ピストンにおけるバルブプレートと対向する先端面には、先端面の外周縁部から先端面における吐出孔との対向位置に向かって延びる所定幅の第２の溝がさらに設けられていて、第２の溝の基端部は、第１の溝の基端部から最も離れた位置に位置し、第２の溝の先端部は、先端面における吐出孔との対向位置に位置し、かつ、傾斜するように形成されていてもよい。
【００３６】
また、本発明に係る密閉型圧縮機では、ピストンにおけるバルブプレートと対向する先端面には、突起が設けられていて、突起は、ピストンが上死点に位置するときにバルブプレートの吐出孔へ挿入するように形成されていてもよい。
【００３７】
これにより、ピストンが（略）上死点位置となった状態における作動流体の残留空間容積を、吐出孔部の容積も含めて低減させることができる。
【００３８】
その結果、ピストンの（略）上死点位置において、ピストンとバルブプレートの間のクリアランス容積内に残留する作動流体の重量を減少させることができ、吸入行程における残留作動流体の再膨張量を抑え、体積効率を向上させることができる。また、作動流体が圧縮室の内周面近くに滞留することに起因した過圧縮を抑制することで、圧縮機に入力される電力量を低減し、効率を向上させた密閉型圧縮機を提供することができる。
【００３９】
また、本発明に係る密閉型圧縮機では、第１の溝と第２の溝が互いに連通するように形成され、第１の溝及び第２の溝の少なくとも一方の溝の底面には、突起が設けられ、突起は、ピストンが上死点に位置するときにバルブプレートの吐出孔へ挿入するように形成されていてもよい。
【００４０】
これにより、ピストンが（略）上死点位置となった状態における作動流体の残留空間容積を、吐出孔部の容積も含めて低減させることができる。
【００４１】
その結果、ピストンの（略）上死点位置において、ピストンとバルブプレートの間のクリアランス容積内に残留する作動流体の重量を減少させることができ、吸入行程における残留作動流体の再膨張量を抑え、体積効率を向上させることができる。また、作動流体が圧縮室の内周面近くに滞留することに起因した過圧縮を抑制することで、圧縮機に入力される電力量を低減し効率を向上させた密閉型圧縮機を提供することができる。
【００４２】
また、かかる構成とすることにより、作動流体を、突起を挟む両側から前記吐出孔へ導くことができる。その結果、ピストンの（略）上死点位置において、ピストンとバルブプレートの間のクリアランス容積内に残留する作動流体のさらなる減少と、作動流体が圧縮室の内周面近くに滞留することに起因した過圧縮をさらに抑制することができる。したがって、圧縮機に入力される電力量をさらに低減し、密閉型圧縮機の効率を向上することができる。
【００４３】
また、本発明に係る密閉型圧縮機では、突起が、作動流体の通流方向に対向する面が平面になるように形成されていてもよい。
【００４４】
かかる構成とすることにより、第１の溝に沿って流れ、吐出孔へ向かう作動流体を効率よく吐出孔へ導くことができ、吐出行程にある作動流体の圧縮室内への残留量をさらに減少することができ、密閉型圧縮機における効率を、さらに向上することができる。
【００４５】
また、本発明に係る密閉型圧縮機では、突起は、該突起を構成する１対の側壁が、第１の溝の延伸方向に対して、平行となるように形成されていてもよい。
【００４６】
かかる構成とすることにより、第１の溝に沿って流れる作動流体の流れの乱れを抑え、作動流体の吐出孔への導きを円滑にすることができる。
【００４７】
また、本発明に係る密閉型圧縮機では、突起は、該突起におけるピストンの先端面から突出する平面とピストンの先端面とのなす角度θが、９０°以上、かつ、１１０°以下となるように形成されていてもよい。
【００４８】
また、本発明に係る密閉型圧縮機では、突起は、その軸心が、吐出孔の軸心と一致するように形成されていてもよい。
【００４９】
かかる構成とすることにより、例えば、突起が、吐出孔の軸心方向から見て、左右対称に形成されていて、作動流体の通路となる第１の溝が突起を軸に左右対称に形成されていれば、作動流体の流れをより円滑化することができ、さらに効率を向上させた密閉型圧縮機を提供することができる。
【００５０】
なお、第１の溝が、突起を軸に左右対称に形成されているとは、完全に左右対称でなくてもよく、本発明の作用効果を奏する範囲内であれば、第１の溝が突起を軸に左右対称に形成されていなくてもよい。例えば、第１の溝は、本発明の作用効果を奏する範囲で、流体の通流方向（第１の溝の基端部から先端部の方向）から見て、突起の左側の底面の幅、又は深さが、突起の右側の底面の幅、又は深さよりも小さくてもよい。また、例えば、第１の溝は、本発明の作用効果を奏する範囲で、流体の通流方向（第１の溝の基端部から先端部の方向）から見て、突起の左側の底面の幅、又は深さが、突起の右側の底面の幅、又は深さよりも大きくてもよい。
【００５１】
また、本発明に係る密閉型圧縮機では、第１の溝は、ピストンの先端面における吐出孔との対向位置を通る直径に沿って形成され、ピストンの先端面の外周縁部のうち、ピストンの先端面における吐出孔との対向位置から遠い方の外周縁部に基端部が位置していてもよい。
【００５２】
また、本発明に係る密閉型圧縮機では、第１の溝は、その先端部を構成する傾斜面とピストンの先端面とのなす角度θが、９０°以上、かつ、１１０°以下となるように形成されていてもよい。
【００５３】
また、本発明に係る密閉型圧縮機では、突起は、第１の溝の先端部を構成する傾斜面に沿って、ピストンの先端面から突出するように形成されていてもよい。
【００５４】
また、本発明に係る密閉型圧縮機では、第１の溝は、その幅が、２ｍｍ以上、かつ、６ｍｍ以下であり、先端部以外の部分の深さが、２０μｍ以上、かつ、６０μｍ以下であってもよい。
【００５５】
また、本発明に係る密閉型圧縮機では、第１の溝は、その基端部から先端部に向かうにつれて浅くなるように、底面が傾斜するように形成されていてもよい。
【００５６】
また、本発明に係る密閉型圧縮機では、第１の溝は、基端部の深さが、１０μｍ以上、かつ、５００μｍ以下であってもよい。
【００５７】
かかる構成とすることにより、第１の溝の深さを最適化することで、さらに効率を向上させた密閉型圧縮機を提供することができる。
【００５８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
【００５９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図、図２は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の圧縮要素の分解斜視図、図３は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の圧縮要素を構成するピストンの斜視図、図４は、同実施の形態１における密閉型圧縮機のピストンの平面図、図５は、同実施の形態１における密閉型圧縮機のピストンの図３に示すＡ―Ａ線による縦断面図、図６は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の要部拡大断面図である。
【００６０】
図１から図６に示すように、密閉容器１０１は底部にオイル１０２を貯留し、さらに作動流体１０４として、冷媒が封入されている。冷媒としては、例えば地球温暖化係数の低い炭化水素系のＲ６００ａ等が挙げられる。
【００６１】
また、密閉容器１０１は、鉄板の絞り成型によって形成されていて、吸入管１０６及び吐出管１０８を備えている。吸入管１０６は、密閉容器１０１を貫通するように設けられていて、その上流端が冷凍サイクルの低圧側（図示せず）に接続され、その下流端が密閉容器１０１内に連通している。吐出管１０８は、密閉容器１０１を貫通するように設けられていて、その上流端が吐出マフラー（図示せず）と連通し、その下流端が冷凍サイクルの高圧側（図示せず）に接続されている。
【００６２】
また、密閉容器１０１内には、圧縮要素１１０と、この圧縮要素１１０を駆動する電動要素１１２と、を備える圧縮機本体１１４が収納されている。圧縮機本体１１４は、サスペンションスプリング１１６によって、密閉容器１０１に対して弾性的に支持されている。
【００６３】
圧縮要素１１０は、クランクシャフト１１８、シリンダブロック１２０、ピストン１２２、連結手段１２４等で構成されている。クランクシャフト１１８は、主軸１３０と偏芯軸１２７とで構成されている。なお、ピストン１２２は、円筒状に形成されていて、金型成型により製造される。
【００６４】
電動要素１１２は、シリンダブロック１２０の下方にボルト（図示せず）によって固定されたステータ１３２と、ステータ１３２の内側に配置され、主軸１３０に焼き嵌めて、固定されたロータ１３５と、で構成されている。
【００６５】
シリンダブロック１２０には、圧縮室１３８を形成するシリンダ１４０と主軸１３０を回転自在に軸支する軸受部１４２が一体に形成されている。
【００６６】
また、図２に示すように、シリンダ１４０の端面には、吸入バルブ１５０、バルブプレート１４８、及びシリンダヘッド１５２が、この順で配置されていて、ヘッドボルト１５４によって、シリンダ１４０の端面を封止するように固定されている。バルブプレート１４８には、圧縮室１３８内外を連通する吸入孔１４４と吐出孔１４６が設けられている。吸入バルブ１５０は、吸入孔１４４を開閉するように構成されている。また、シリンダヘッド１５２は、バルブプレート１４８を覆うように構成されている。
【００６７】
また、バルブプレート１４８におけるシリンダヘッド１５２と対向する面には、吐出孔１４６を開閉する吐出バルブ１５８が固定されている。そして、バルブプレート１４８とシリンダヘッド１５２によりヘッド空間１６０が形成されている。また、図１に示すように、バルブプレート１４８とシリンダヘッド１５２の間には、吸入マフラー１５６が把持されて固定されている。
【００６８】
さらに、ピストン１２２におけるバルブプレート１４８と対向するピストン１２２の先端面１６２には、帯状（直線状）の第１の溝１６８が設けられている。図３、図４に示すように、第１の溝１６８は、吐出孔１４６から最も離間したピストン１２２の外周縁部１６４から先端面１６２おける吐出孔１４６との対向位置に向かって、かつ直径方向に延びるように形成されていて、その中心軸Ｘがピストンの軸心１６６を通るように設けられている。第１の溝１６８の先端部は、先端面１６２の外周縁であって、外周縁部１６４から最も離れた位置に位置していて、第２の溝の基端部と一致する。また、第１の溝１６８の形状は、後述する実験結果に基づき、幅が２ｍｍから６ｍｍの範囲、深さが２０μｍから６０μｍの範囲としている。なお、本実施の形態１においては、第１の溝１６８と第２の溝とが連通しているため、第１の溝１６８と第２の溝を区別せずに、説明する。
【００６９】
第１の溝１６８は、底面と１対の側壁から形成されていて、その深さは、略一定である。そして、第１の溝１６８の底面には、ピストン１２２の移動方向から見て、吐出孔１４６と重なる部分に、突起１７０が設けられている。突起１７０は、ピストン１２２が上死点に位置するときにバルブプレート１４８の吐出孔１４６へ挿入するように形成されている。換言すると、突起１７０は、ピストン１２２の移動方向から見て、吐出孔１４６よりも内方に位置するように、形成されている。なお、突起１７０は、ピストン１２２と一体的に形成されている。
【００７０】
さらに、バルブプレート１４８に設けられた吐出孔１４６は、図６に示すように、ピストン１２２の突起１７０が容易に入り込める大きさに形成されている。また、吐出孔１４６は、圧縮室軸心１７２よりも外周側に偏心させた位置の吐出孔軸心１７４に設けられている。
【００７１】
したがって、突起軸心１７５の位置は、突起１７０がピストン１２２の往復動時に吐出孔１４６を出没する位置に設けられているため、吐出孔軸心１７４と略一致しており、圧縮室軸心１７２及び該圧縮室軸心１７２と（略）一致したピストン軸心１６６よりも外周側に偏心した位置にある。
【００７２】
図３、図４に示すように、突起１７０は、ピストン１２２の先端面１６２と平行な面による断面形状が矩形となる形状、すなわち、直方体（切頭四角錐形状を含む）を基調とした形状であり、四つの平面（以下、側壁と称す）１７７ａ、１７７ｂ、１７７ｃ、１７７ｄと天面１７７ｅを有している。そして、突起１７０の、面積が大きい側壁１７７ａ、１７７ｃと、これらと隣り合う面積が小さい側壁１７７ｂ、１７７ｄとは、略９０°（９０°を含む）で交差している。したがって、突起１７０は、ピストン軸心１６６に対して直角な天面１７７ｅが略長方形（長方形を含む）の形状となっている。
【００７３】
また、突起１７０の天面１７７ｅと、突起１７０におけるピストン１２２の先端面１６２との接続面（以下、突起１７０の底面という）と、の面積比（天面１７７ｅ／突起１７０の底面）は、作動流体を吐出孔１４６への流れを形成させる観点から、２０％以上であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましい。また、突起１７０の天面１７７ｅと底面との面積比は、作業流体の吐出孔１４６への流れを阻害させないようにする観点から、１００％以下であることが好ましく、７５％以下であることがより好ましい。
【００７４】
また、突起１７０の底面と吐出孔１４６の開口との面積比（突起１７０の底面／吐出孔１４６の開口）は、作動流体を吐出孔１４６への流れを形成させる観点から、３０％以上であることが好ましく、作業流体の吐出孔１４６への流れを阻害させないようにする観点から、６０％以下であることが好ましい。
【００７５】
さらに、突起１７０の四つの側壁１７７ａ、１７７ｂ、１７７ｃ、１７７ｄとピストン１２２の先端面１６２とで形成される角度θは、図５に示すように、略１１０°（１１０°を含む）に設定されている。この角度θは、ピストン１２２と突起１７０が金型成型されることから若干金型の抜き勾配（角度）を含んでおり、その抜き勾配は任意に設定することができる。かかることから、後述する実験結果に基づき、角度θを、９０°以上、かつ、１１０°以下と定義している。
【００７６】
また、突起１７０の四つの側壁１７７ａ、１７７ｂ、１７７ｃ、１７７ｄにおける面積の大きい一つの側壁１７７ａは、図４に示すように、ピストン軸心（中心）１６６側に面し、面積の小さい一対の側壁１７７ｃ、１７７ｄは、第１の溝１６８を形成する側壁と略平行に位置している。
【００７７】
さらに、突起１７０の高さＨは、図６に示すように、バルブプレート１４８の厚さｈより若干低く設定されている。より詳しくは、ピストン１２２が上死点に位置するときに、突起１７０の天面１７７ｅが、バルブプレート１４８の内面から、バルブプレート１４８の厚さｈの６５〜７５％の高さ位置にあるように、突起１７０の高さＨとバルブプレート１４８の厚さｈが設定されている。
【００７８】
次に、上記構成からなる密閉型圧縮機の動作及び作用を説明する。
【００７９】
密閉型圧縮機は、ステータ１３２に電流を流して磁界を発生させ、主軸１３０に固定されたロータ１３５を回転させることで、クランクシャフト１１８が回転する。これに伴い、偏芯軸１２７に回転自在に取り付けられた連結手段１２４を介して、ピストン１２２がシリンダ１４０内を往復運動する。
【００８０】
そして、このピストン１２２の往復運動に伴い、作動流体１０４は吸入マフラー１５６を介して圧縮室１３８内へ吸入され、圧縮された後、吐出孔１４６から吐出され、ヘッド空間１６０を経て冷凍サイクル（図示せず）へと流れる。
【００８１】
次に、図７を参照しながら圧縮機本体１１４による作動流体１０４の吸入、圧縮、吐出行程について説明する。図７は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の動作を説明する模式図で、（ａ）は吸入行程の途中を、（ｂ）は吸入行程の終了（下死点近傍）を、（ｃ）は圧縮行程の途中を、（ｄ）は吐出行程（上死点近傍）をそれぞれ示している。
【００８２】
吸入行程において、図７（ａ）に示すように、ピストン１２２が圧縮室１３８の容積を増加する矢印ｘ方向に動作することにより、圧縮室１３８内の作動流体１０４が膨張し、圧縮室１３８内の圧力が低下する。そして、圧縮室１３８内の圧力が、吸入マフラー１５６内の圧力を下回ると、圧縮室１３８内の圧力と吸入マフラー１５６内の圧力との差により、吸入バルブ１５０が開く。これに伴い、冷凍サイクルから戻った温度の低い作動流体１０４が、吸入管１０６から密閉容器１０１内に一旦開放され、その後、吸入マフラー１５６を経て、圧縮室１３８内に流入する。
【００８３】
その後、圧縮行程において、図７（ｂ）に示すようにピストン１２２の動作が、下死点から圧縮室１３８の容積が減少する矢印ｙ方向に転じると、圧縮室１３８内の圧力は上昇し、圧縮室１３８内の圧力と吸入マフラー１５６内の圧力との差によって、吸入バルブ１５０が閉じる。これに伴い、圧縮室１３８は閉塞され、ピストン１２２がさらに圧縮室１３８の容積が減少する方向に動作することで、図７（ｃ）に示すように、作動流体１０４は圧縮され、所定の圧力にまで昇圧される。
【００８４】
そして、吐出行程において、圧縮室１３８内の作動流体１０４の圧力が上昇し、バルブプレート１４８とシリンダヘッド１５２により形成されているヘッド空間１６０内部の圧力より高くなると、図７（ｄ）に示すように、圧力差によって吐出バルブ１５８が開き始める。その結果、圧縮室１３８内部の作動流体１０４は、吐出孔１４６を通過し、ヘッド空間１６０へ流出する。
【００８５】
そして、作動流体１０４は、ヘッド空間１６０から吐出マフラー（図示せず）を経由し、吐出管１０８より冷凍サイクルの高圧側（図示せず）へと流れる。
【００８６】
圧縮室１３８内部の圧力が、ヘッド空間１６０内の圧力を下回ると、吐出バルブ１５８は閉じ、これに伴って圧縮室１３８は閉塞され、ピストン１２２が下死点方向に移動して再び吸入行程に移行する。
【００８７】
ピストン１２２の上死点位置において、ピストン１２２とバルブプレート１４８の間には、両者の干渉を回避するためのクリアランスが形成されており、圧縮室１３８には微小な容積が残在する。
【００８８】
すなわち、この微小な容積によって圧縮室１３８の内部には作動流体１０４が残留することとなる。この残留した作動流体１０４は吐出されないため、吸入行程では、この残留する作動流体１０４と新たに吸入マフラー１５６から吸入孔１４４を経て流入する作動流体１０４が混合され、圧縮されることとなる。
【００８９】
したがって、従来の構成であると、上述の如く圧縮室１３８の内周面近くに残留した作動流体１０４の再膨張により、期待できる圧縮効率の向上には限界があった。
【００９０】
しかしながら、本実施の形態１における圧縮機では、ピストン１２２の先端面１６２に第１の溝１６８を設け、しかも、この第１の溝１６８を、吐出孔１４６から最も離間したピストン１２２の外周縁部１６４上の位置から先端面１６２における吐出孔１４６との対向位置に向かって、ピストン１２２の直径の範囲で延出させた構成としているため、圧縮室１３８の内周面近くに位置し、かつ圧縮された作動流体１０４を可能な限り吐出孔１４６から吐出させることができ、従来以上の作用効果が期待できる。
【００９１】
また、本実施の形態１における圧縮機では、吐出孔１４６に対応した位置に、突起１７０を設けることにより、ピストン１２２とバルブプレート１４８の間のクリアランスをより小さくすることで、圧縮室１３８内に残存する作動流体１０４をより少なくすることができる。
【００９２】
そして、本発明者らは、第１の溝１６８の形状が、圧縮効率に影響することを実験的に見出した。具体的には、溝の幅及び深さが異なるピストン１２２で成績係数ＣＯＰを測定し、第１の溝１６８の形状が、圧縮効率に影響することを見出した。以下、図８を参照しながら、第１の溝１６８の形状と圧縮効率との関係について、説明する。図８は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の第１の溝の幅と深さと成績係数ＣＯＰの関係を示す特性図である。
【００９３】
図８に示すように、第１の溝１６８を、幅が２ｍｍから６ｍｍ、深さが２０μｍから６０μｍの範囲で形成した時に、第１の溝１６８を具備しない構成と比較して、圧縮機の成績係数ＣＯＰを向上させることができ、作動流体１０４の流れが効率的に突起１７０へと導かれることを確認した。
【００９４】
ここで、圧縮、吐出行程における、圧縮室１３８内部の作動流体１０４の流れについて、図９を参照しながら説明する。図９は、同実施の形態１における密閉型圧縮機の圧縮行程における作動流体の流れを説明する模式図で、（ａ）は圧縮開始直前（吸入終了直前、下死点近傍）を、（ｂ）は圧縮途中の行程を、（ｃ）は吐出行程をそれぞれ示している。
【００９５】
図９の（ａ）に示すように、圧縮開始直前状態からピストン１２２が矢印ｙ方向へ始動し、圧縮室１３８内の圧力が吸入マフラー１５６内の圧力を上回り、吸入バルブ１５０が閉じると、図９の（ｂ）に示すように、圧縮室１３８内は閉塞される。そして、さらにピストン１２２が上死点方向、すなわち、圧縮室１３８の容積が減少する方向に動作すると、作動流体１０４は圧縮される。
【００９６】
このとき、圧縮室１３８内の作動流体１０４の流れは、ピストン１２２の先端面１６２付近において、ピストン１２２の先端面１６２に形成された第１の溝１６８により、矢印Ｙで示すように、第１の溝１６８の底面に沿って、圧縮室１３８の内周面から吐出孔１４６方向に向かう流れが発生する。
【００９７】
そして、ヘッド空間１６０の圧力よりも圧縮室１３８内部の圧力が高くなり、図９の（ｃ）に示すように、吐出バルブ１５８が開くと、吐出孔１４６近傍の作動流体１０４は、矢印Ｙ１で示すように速やかに吐出孔１４６方向へ流れ、そして、吐出孔１４６を通過してヘッド空間１６０へ吐出される。
【００９８】
一方、吐出孔１４６から離れた図４のＺで示す領域（圧縮室１３の内周面近く）の作動流体１０４は、図９の（ｃ）の矢印Ｙ２で示すように矢印Ｙ１で示す流れ等の影響を受け、一部は圧縮室１３８の内周面側に向かう流れとなり、従来の圧縮機の構成では、吐出孔１４６からの吐出が遅くなるものと推測される。
【００９９】
しかしながら、本実施の形態１における圧縮機では、第１の溝１６８が設けられているため、矢印Ｙ３で示すように、圧縮室１３８の内周面近くに位置する作動流体１０４は、第１の溝１６８によって一定の流れが形成され、突起１７０側へと導かれるものと推測される。
【０１００】
その結果、ピストン１２２が上死点近傍へ到達することにより、先端面１６２とバルブプレート１４８とのクリアランスが小さくなり、吐出孔１４６へ向かうための流路が狭くなっても、領域Ｚに残留する作動流体１０４は、ピストン１２２の先端面１６２の第１の溝１６８を流れる作動流体１０４の流れ（矢印Ｙ３）に誘引され、スムーズに吐出孔１４６から排出されるものと推測される。
【０１０１】
したがって、残留する作動流体１０４の重量を減らし、再膨張量を抑制することで、体積効率の向上を図ることができる。
【０１０２】
さらに、ピストン１２２の領域Ｚにおける作動流体１０４は、上述の如くピストン１２２の先端面１６２に形成された第１の溝１６８によって生成される作動流体１０４の流れに伴い、ピストン１２２の領域Ｚに滞留することなく、スムーズに吐出孔１４６からヘッド空間１６０へ排出されるため、作動流体１０４の滞留により発生するピストン１２２の先端面１６２の外周縁部１６４を主要部とする局部的な圧力上昇が緩和され、必要以上に圧力が上昇してしまう過圧縮も減らすことができ、圧縮機に入力される電力量の低減と圧縮機効率の向上を図ることができる。
【０１０３】
また、上述の如く、圧縮室１３８の内周面近くに位置する作動流体１０４は、ピストン１２２の先端面１６２に設けた第１の溝１６８を流れる作動流体１０４の流れに誘引され、吐出孔１４６から吐出される流れとなるため、ピストン１２２とバルブプレート１４８のクリアランスをより狭くすることができ、ピストン１２２の上死点位置における圧縮室１３８の容積をさらに小さく設定することができる。このことは、残留する作動流体１０４の許容する重量をさらに減少させ、再膨張（量）を抑え、体積効率をさらに向上することが期待できる。
【０１０４】
さらに、本発明者らは、突起１７０におけるピストン１２２の先端面１６２と少なくとも側壁１７７ａが形成する角度θによっても影響することを実験的に見出した。
【０１０５】
以下、ピストン１２２の突起１７０の形状に伴う作用効果について、図１０を参照しながら説明する。
【０１０６】
図１０は、同実施の形態１における密閉型圧縮機のピストンに設けた突起（側壁）の突出角度θと成績係数ＣＯＰの関係を示す特性図である。横軸は、ピストン１２２の突起１７０における吸入孔１４４に最も近い側壁１７７ａとピストン１２２の先端面１６２とがなす角度θ（図５参照）であり、縦軸は、成績係数ＣＯＰである。
【０１０７】
ピストン１２２の突起１７０は、ピストンの先端面１６２と略平行な断面形状が略長方形で、突起１７０における吸入孔１４４に最も近い側壁１７７ａとピストン１２２の先端面１６２がなす角度をθとしたとき、図１０に示す通り、９０°≦θ≦１１０°の範囲、好ましくは、９５°≦θ≦１１０°で、効率が高くなることを実験的に確認した。
【０１０８】
次に、図１０に示す角度θの実験結果について推察する。突起１７０の形状を長方形（略直方体）形状とした場合、ピストン１２２の突起１７０の四つの側壁１７７ａ、１７７ｂ、１７７ｃ、１７７ｄにおいて、面積が広い側壁１７７ａのピストン１２２の先端面１６２との角度θを、９０°≦θ≦１１０°とすることで、作動流体１０４が、突起１７０の側壁１７７ａと隣接する側壁１７７ｃ、１７７ｄへ効率的に回り込むものと推察する。
【０１０９】
具体的には、図６に示すように、作動流体１０４は突起１７０に衝突する。しかし、突起１７０を、平面である四つの側壁１７７ａ、１７７ｂ、１７７ｃ、１７７ｄを有し、かつ直方体を基調とする形状とし、さらに突起軸心１７５を、吐出孔軸心１７４と略一致するように配置したことにより、吐出孔１４６へ流れ込む作動流体１０４の乱れた流れを、一定の方向、すなわち吐出孔１４６の軸方向へと導く作用が伴う。特に、吸入孔１４４の方向に面し、面積が広い側壁１７７ａにおけるピストン１２２の先端面１６２となす角度θを、９０°≦θ≦１１０°の範囲とすることで、突起１７０の側壁１７７ａと衝突する作動流体１０４は、吐出孔１４６方向に誘導された流れ成分が多くなると考えられる。
【０１１０】
すなわち、作動流体１０４は第１の溝１６８によって一定の流れが形成され、突起１７０の側壁１７７ａ（１７７ｂ、１７７ｃ、１７７ｄ）に衝突した作動流体１０４は、吐出孔１４６への流れがより一層整流され、その流れに誘引されて周辺の作動流体１０４も吐出孔１４６に向かって流れるため、圧縮室１３８内に溜まり込む作動流体１０４の量が減少し、吸入行程開始直前における溜まり混んだ作動流体１０４の再膨張を低減する。その結果、圧縮機の成績係数ＣＯＰの向上に効果が現れたと推察する。
【０１１１】
この実験結果は、ピストン１２２が上死点に位置した時に形成される空間（デッドボリューム）の容積や吐出孔１４６の形状及びピストン１２２の突起１７０の形状以外に、突起１７０の四つの側壁１７７ａ、１７７ｂ、１７７ｃ、１７７ｄの中で、吐出孔軸心１７４に最も近い側壁１７７ａとピストン１２２の先端面１６２のなす角度θが効率に影響することを裏付けている。
【０１１２】
なお、図１０の実験は、一つの側壁１７７ａの角度θについてのみの考察である。しかし、残る三つの側壁１７７ｂ、１７７ｃ、１７７ｄの角度θも同様に、上述の９０°≦θ≦１１０°の範囲内に設定することにより、成績係数ＣＯＰをさらに向上する作用効果が期待できる。
【０１１３】
また、側壁１７７ａにおけるピストン１２２の先端面１６２となす角度θを９０°より小さくすると、吐出孔１４６への流れが阻害され成績係数ＣＯＰは低下する。
【０１１４】
また、吐出行程において、吐出孔１４６内部に突起１７０が嵌入し、ピストン１２２の上死点位置における吐出孔１４６の容積も含めた圧縮室１３８の容積を低減させることができるので、さらに残留する作動流体の重量を低減することで再膨張量を減らし、より体積効率を向上させることができることは言うまでもない。
【０１１５】
また、吐出孔１４６を、ピストン１２２の先端面１６２の中央部に位置する構成とした場合においても、作動流体１０４が滞留するピストン１２２の外周縁部１６４から吐出孔１４６の対向位置に向かって延びるように第１の溝１６８を設けることにより、同様の効果が期待できる。
【０１１６】
さらに、突起軸心１７５を、吐出孔軸心１７４と略一致するように形成しているので、作動流体１０４の流れ阻害を低減でき、体積効率をさらに向上することができる。以下、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）を参照しながら説明する。図１１（Ａ）は、実施の形態１における密閉型圧縮機の作動流体挙動を示す流速ベクトル図である。図１１（Ｂ）は、実施の形態１における密閉型圧縮機のピストンの正面図である。
【０１１７】
図１１（Ａ）に示すように、突起軸心１７５を、吐出孔軸心１７４と略一致するように形成し、突起１７０を第１の溝１６８の延伸方向に対して、互いに対向する面を対称となるように形成することで、圧縮工程における作動流体１０４の流速を矢印Ｚに示すように双方で均一化でき、突起１７０に沿って整流された流れとなることで、作動流体１０４の流れ阻害を低減でき、体積効率をさらに向上することができる。
【０１１８】
また、図１１（Ｂ）に示すように、突起１７０が、吐出孔１４６の軸心方向から見て、左右対称に形成されていて、作動流体の通路となる第１の溝１６８が突起１７０を軸に左右対称に形成されていれば、作動流体の流れをより円滑化することができ、体積効率をさらに向上することができる。
【０１１９】
なお、第１の溝１６８が、突起１７０を軸に左右対称に形成されているとは、完全に左右対称でなくてもよく、本発明の作用効果を奏する範囲内であれば、第１の溝１６８が突起１７０を軸に左右対称に形成されていなくてもよい。例えば、第１の溝１６８は、本発明の作用効果を奏する範囲で、流体の通流方向（第１の溝１６８の基端部１６８Ｂから先端部１６８Ａの方向）から見て、突起１７０の左側の底面の幅、又は深さが、突起１７０の右側の底面の幅、又は深さよりも小さくてもよい。また、例えば、第１の溝１６８は、本発明の作用効果を奏する範囲で、流体の通流方向（第１の溝１６８の基端部１６８Ｂから先端部１６８Ａの方向）から見て、突起１７０の左側の底面の幅、又は深さが、突起１７０の右側の底面の幅、又は深さよりも大きくてもよい。
【０１２０】
（実施の形態２）
図１２は、本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機の圧縮要素を構成するピストンの斜視図である。図１３は、同実施の形態２における密閉型圧縮機のピストンの平面図である。図１４は、同実施の形態２における密閉型圧縮機のピストンの図１２に示すＡ―Ａ線による縦断面図である。図１５は、同実施の形態２における密閉型圧縮機の外周縁部の深さと成績係数ＣＯＰの関係を示す特性図である。
【０１２１】
図１２及び図１３に示すように、本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機は、実施の形態１における密閉型圧縮機と基本的構成は同じであるが、第１の溝１６８の構成が異なる。
【０１２２】
具体的には、第１の溝１６８の底面が、ピストン１２２の先端面１６２における吐出孔１４６との対向位置から外周縁部１６４に向かうにつれてバルブプレート１４８から離間する傾斜面を形成している。第１の溝１６８の形状は、後述する実験結果に基づき、幅Ｗ（図１３参照）を５ｍｍ、外周縁部（基端部）１６４の深さＬ（図１４参照）を１０μｍから５００μｍの範囲としている。なお、本実施の形態２では、第１の溝１６８は、その基端部から先端部に至るまで、一定の傾斜角度となるように、底面が形成されている。このため、第１の溝１６８の先端部の深さは、該第１の溝１６８の底面が傾斜面となる深さに設定される。
【０１２３】
次に、第１の溝１６８の基端部の深さと、圧縮効率との関係について説明する。図１５は、実施の形態２における密閉型圧縮機の第１の溝の基端部の深さと成績係数ＣＯＰの関係を示す特性図である。
【０１２４】
図１５に示すように、第１の溝１６８を、幅が５ｍｍ、第１の溝１６８の先端部の深さを一定にし、第１の溝１６８の基端部の深さが１０μｍから５００μｍに形成した時に作動流体１０４の流れが効率的に突起１７０へと導かれることが示唆された。したがって、上述したように、第１の溝１６８の基端部の深さＬは、１０μｍ以上、かつ、５００μｍ以下とするのが好適である。
【０１２５】
このように構成された本実施の形態２における密閉型圧縮機であっても、実施の形態１における密閉型圧縮機と同様の作用効果を奏する。なお、本実施の形態２においては、第１の溝１６８の底面が傾斜していることから、作動流体１０４は、当該傾斜をガイドにして吐出孔１４６に向けてより滑らかな流れになると推測する。
【０１２６】
また、本実施の形態２においては、第１の溝１６８の基端部の深さＬは、１０μｍ以上、かつ、５００μｍ以下が好適であるとしたが、実施の形態１の実験結果を踏まえて、２０μｍ以上、かつ、５００μｍ以下であってもよい。
【０１２７】
また、本実施の形態２においては、第１の溝１６８の先端部の深さを一定にする形態を採用したが、これに限定されず、本発明の作用効果を奏する範囲で、第１の溝１６８の先端部の深さを一定にしない形態を採用してもよい。ここで、図１６は、密閉型圧縮機におけるピストンの概略構成を示す斜視図であり、第１の溝１６８の先端部の深さを一定にしない形態の一例である。なお、図１６においては、一部を省略している。
【０１２８】
図１６に示すように、第１の溝１６８の先端部の深さを一定にしない形態としては、流体の通流方向（第１の溝１６８の基端部から先端部の方向）から見て、突起１７０の左側の底面の深さが、突起１７０の右側の底面の深さよりも大きい形態が例示される。
【０１２９】
さらに、本実施の形態２においては、第１の溝１６８の先端部の深さを一定にする形態を採用したが、これに限定されず、本発明の作用効果を奏する範囲で、第１の溝１６８の基端部の深さを一定にしない形態を採用してもよい。
【０１３０】
（実施の形態３）
図１７は、本発明の実施の形態３における密閉型圧縮機の圧縮要素を構成するピストンの斜視図である。図１８は、同実施の形態３における密閉型圧縮機のピストンの図１７に示すＡ―Ａ線による縦断面図である。
【０１３１】
図１７及び図１８に示すように、本発明の実施の形態３における密閉型圧縮機は、実施の形態１における密閉型圧縮機と基本的構成は同じであるが、第１の溝１６８の構成が異なり、突起１７０が設けられていない点が異なる。
【０１３２】
具体的には、第１の溝１６８は、先端面１６２の外周縁部１６４から該先端面１６２における吐出孔１４６の対向位置に向かって直線的に延びるように、帯状に形成されていて、先端部１６８Ａが傾斜している。また、第１の溝１６８は、先端部１６８Ａが、先端面１６２における吐出孔１４６の対向位置に位置するように形成されている。さらに、第１の溝１６８の基端部１６８Ｂは、先端面１６２における吐出孔１４６の対向位置から、直径方向において、最も離れた先端面１６２の外周縁部に位置する。
【０１３３】
第１の溝１６８の幅は、作動流体１０４を吐出孔１４６に向けて流れやすくする観点から、ピストン１２２の先端面１６２の直径の１０％以上であることが好ましく、同様の観点から２ｍｍ以上であってもよい。また、第１の溝１６８の幅は、該第１の溝１６８内を作動流体１０４が流れやすくする観点から、３０％以下であることが好ましく、６ｍｍ以下であってもよい。また、第１の溝１６８の深さは、上述したように、２０μｍ以上、かつ、６０μｍ以下の間で一定であることが好ましい。
【０１３４】
そして、図１８に示すように、第１の溝１６８は、先端部１６８Ａを構成する傾斜面と先端面１６２とのなす角度θが、９０°以上、かつ、１１０°以下であることが好ましく、９５°以上、かつ、１１０°以下であることがより好ましい。このように規定することで、上記実施の形態１で示したように、作動流体１０４を吐出孔１４６に向けて流れやすくすることができる。すなわち、第１の溝１６８の基端部１６８Ｂから先端部１６８Ａに向かって通流した作動流体１０４が、先端部１６８Ａを構成する傾斜面により、吐出孔１４６に向かってより流れやすくなる。このため、圧縮室１３８内に残存する作動流体１０４を少なくすることができる。
【０１３５】
したがって、このように構成された本実施の形態３における密閉型圧縮機であっても、実施の形態１における密閉型圧縮機と同様の作用効果を奏する。
【０１３６】
（実施の形態４）
図１９は、本発明の実施の形態４における密閉型圧縮機の圧縮要素を構成するピストンの斜視図である。
【０１３７】
図１９に示すように、本発明の実施の形態４における密閉型圧縮機は、実施の形態１における密閉型圧縮機と基本的構成は同じであるが、第１の溝１６８及び突起１７０の構成が異なる。具体的には、本実施の形態４における密閉型圧縮機の第１の溝１６８は、実施の形態３における密閉型圧縮機の第１の溝１６８と同様に構成されている。このため、第１の溝１６８の詳細な説明は省略する。
【０１３８】
また、本実施の形態４における密閉型圧縮機の突起１７０は、先端面１６２における吐出孔１４６との対向位置に設けられている点が、実施の形態１における密閉型圧縮機の突起１７０と異なる点である。なお、突起１７０は、実施の形態１と同様に、ピストン１２２が上死点に位置するときに、バルブプレート１４８の吐出孔１４６へ挿入するように形成されている。
【０１３９】
このように構成された本実施の形態４における密閉型圧縮機であっても、実施の形態１における密閉型圧縮機と同様の作用効果を奏する。
【０１４０】
（実施の形態５）
図２０は、本発明の実施の形態５における密閉型圧縮機の圧縮要素を構成するピストンの斜視図である。図２１は、同実施の形態５における密閉型圧縮機のピストンの図２０に示すＡ―Ａ線による縦断面図である。
【０１４１】
図２０及び図２１に示すように、本発明の実施の形態５における密閉型圧縮機は、実施の形態１における密閉型圧縮機と基本的構成は同じであるが、第１の溝１６８の構成が異なり、突起１７０が設けられていない点と第２の溝１６９が設けられている点が異なる。
【０１４２】
具体的には、本実施の形態５における密閉型圧縮機の第１の溝１６８は、実施の形態３における密閉型圧縮機の第１の溝１６８と同様に構成されている。このため、第１の溝１６８の詳細な説明は省略する。
【０１４３】
また、第２の溝１６９は、先端面１６２の外周縁部１６４から該先端面１６２における吐出孔１４６の対向位置に向かって延びるように、帯状に形成されていて、先端部１６９Ａが傾斜している。また、第２の溝１６９は、先端部１６９Ａが、先端面１６２における吐出孔１４６の対向位置に位置するように形成されている。さらに、第２の溝１６９の基端部１６９Ｂは、第１の溝１６８の基端部１６８Ｂから最も離れた位置に位置している。換言すると、第２の溝１６９は、先端面１６２における吐出孔１４６の対向位置を挟んで、第１の溝１６８と対向するように設けられている。
【０１４４】
第２の溝１６９の幅は、作動流体１０４を吐出孔１４６に向けて流れやすくする観点から、ピストン１２２の先端面１６２の直径の１０％以上であることが好ましく、同様の観点から２ｍｍ以上であってもよい。また、第２の溝１６９の幅は、該第２の溝１６９内を作動流体１０４が流れやすくする観点から、３０％以下であることが好ましく、６ｍｍ以下であってもよい。また、第２の溝１６９の深さは、上述したように、２０μｍ以上、かつ、６０μｍ以下であることが好ましい。なお、第１の溝１６８の幅と第２の溝１６９の幅は、同じ寸法で形成されていてもよく、異なる寸法で形成されていてもよい。同様に、第１の溝１６８の幅と第２の溝１６９の深さは、同じ寸法で形成されていてもよく、異なる寸法で形成されていてもよい。
【０１４５】
そして、図２１に示すように、第２の溝１６９は、先端部１６９Ａを構成する傾斜面と先端面１６２とのなす角度θ１が、９０°以上、かつ、１１０°以下であることが好ましく、９５°以上、かつ、１１０°以下であることがより好ましい。このように規定することで、上記実施の形態１で示したように、作動流体１０４を吐出孔１４６に向けて流れやすくすることができる。すなわち、第２の溝１６９の基端部１６９Ｂから先端部１６９Ａに向かって通流した作動流体１０４が、先端部１６９Ａを構成する傾斜面により、吐出孔１４６に向かってより流れやすくなる。このため、圧縮室１３８内に残存する作動流体１０４を少なくすることができる。
【０１４６】
したがって、このように構成された本実施の形態５における密閉型圧縮機であっても、実施の形態１における密閉型圧縮機と同様の作用効果を奏する。
【０１４７】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の形態を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
【産業上の利用可能性】
【０１４８】
以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、体積効率の向上、圧縮機効率の向上が図れるため、家庭用電気冷蔵庫に限らず、エアーコンディショナー、自動販売機又はその他の冷凍装置、さらに空気圧縮機等の工業用圧縮機等に広く適用できる。
【符号の説明】
【０１４９】
１  密閉容器
２  オイル
４  作動流体
６  圧縮機本体
８  サスペンションスプリング
１０  電動要素
１２  圧縮要素
１３  圧縮室
１４  ステータ
１６  ロータ
１８  偏芯軸
２０  主軸
２２  クランクシャフト
２４  圧縮室
２６  シリンダ
２８  軸受部
３０  シリンダブロック
３２  ピストン
３４  バルブプレート
３６  吐出孔
３８  吸入バルブ
４０  吐出バルブ
４２  連結手段
４４  シリンダヘッド
４６  ヘッド空間
４８  上面
５０  凹部
５２  面
１０１  密閉容器
１０２  オイル
１０４  作動流体
１０６  吸入管
１０８  吐出管
１１０  圧縮要素
１１２  電動要素
１１４  圧縮機本体
１１６  サスペンションスプリング
１１８  クランクシャフト
１２０  シリンダブロック
１２２  ピストン
１２４  連結手段
１２７  偏芯軸
１３０  主軸
１３２  ステータ
１３５  ロータ
１３８  圧縮室
１４０  シリンダ
１４２  軸受部
１４４  吸入孔
１４６  吐出孔
１４８  バルブプレート
１５０  吸入バルブ
１５２  シリンダヘッド
１５４  ヘッドボルト
１５６  吸入マフラー
１５８  吐出バルブ
１６０  ヘッド空間
１６２  先端面
１６４  外周縁部
１６６  ピストン軸心
１６８  第１の溝
１６８Ａ  先端部
１６８Ｂ  基端部
１６９  第２の溝
１６９Ａ  先端部
１６９Ｂ  基端部
１７０  突起
１７２  圧縮室軸心
１７４  吐出孔軸心
１７５  突起軸心
１７７ａ  側壁
１７７ｂ  側壁
１７７ｃ  側壁
１７７ｄ  側壁
１７７ｅ  天面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１（Ａ）】
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【図１１（Ｂ）】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2013068214.tif 000019
【図１７】
2013068214.tif 000020
【図１８】
2013068214.tif 000021
【図１９】
2013068214.tif 000022
【図２０】
2013068214.tif 000023
【図２１】
2013068214.tif 000024
【図２２】
2013068214.tif 000025
【図２３】
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【図２４】
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